乙酸乙烯酯系梳形聚合物的合成及性能研究

发布时间：2017-04-05 16:22

  本文关键词：乙酸乙烯酯系梳形聚合物的合成及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：梳形结构聚合物由于其特殊的分子结构而被广泛应用于各个行业,比较典型的是建筑材料领域中使用的聚羧酸减水剂(PCE),其梳形结构使分子具有较大的空间位阻作用,从而表现出优良的减水性能。然而,合成PCE所用的聚醚大单体的主要原料—环氧乙烷/丙烷属于易燃易爆化学品,仓储及运输困难;合成聚羧酸减水剂用聚醚大单体的条件苛刻,生产设备要求很高,生产操作危险系数很大;而且环氧乙烷/丙烷来源单一,长期受控于中石化等几家企业,给聚羧酸系减水剂产品的生产和应用带来很大的限制和风险,整个聚羧酸减水剂行业的供求关系非常敏感和脆弱,迫切需要寻求其它种类的原料制备出新品种的减水剂,实现减水剂生产的创新化发展,及合成工艺的便捷化。本研究将高分子的结构设计原理应用于混凝土外加剂领域,探索了链转移自由基聚合的合成途径,开创性地以乙酸乙烯酯为主要原料,通过先合成主链再接枝侧链的方法,合成一种以聚乙烯醇为侧链结构的新型梳形聚合物,并将其应用到减水剂领域,实现了原料来源的多样化,合成方法的常规化。通过优选不同的单一结构变量合成出新型的梳形聚合物,并对其分散减水性能及其影响规律进行了测试,发现新型梳形聚合物制备的最佳合成参数是:主链聚丙烯酸丁酯最佳相对分子量为8786g/mol;侧链接枝反应时,n引发剂=n乙酸乙烯酯×2.0%,m混合溶剂:m乙酸乙烯酯=4:1,n乙酸乙烯酯:n丙烯酸丁酯=20:1;在醇解反应过程中,最佳反应温度为45℃,mNaOH/m酯=2.5%。通过红外光谱测得合成过程中官能团的变化与实验设计路线相符,通过热重曲线、核磁氢谱、13C NMR和DEPT谱结果验证了合成聚合物梳形分子的结构与所设计的聚丙烯酸-g-聚乙烯醇结构相符,证明得到了设计的梳形分子结构聚合物。通过GPC测得制备的梳形聚合物分子量,且其纯度达到92%,证明了实验中所采用提纯方法的可行性。实验所用合成方式常见、步骤简单、节能高效,以一种新的原料合成新型的梳形结构聚合物,并将其应用到减水剂领域,增加了减水剂的种类,开拓了梳形结构聚合物的合成新技术,对混凝土减水剂领域的基础研究和产业的发展具有重要作用。
【关键词】：梳形聚合物 乙酸乙烯酯 分子结构设计 聚乙烯醇 接枝聚合
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528.042.2;TQ317
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 国内外相关研究13-14
• 1.3 主要研究内容14-16
• 1.3.1 研究思路14-15
• 1.3.2 主要原料的选用原则15
• 1.3.3 实验方案15-16
• 1.4 研究目的及意义16-18
• 1.4.1 研究目的16
• 1.4.2 研究意义16-18
• 第2章 原材料与实验方法18-26
• 2.1 实验原料18-19
• 2.1.1 实验合成原材料18
• 2.1.2 性能测试用原材料18-19
• 2.2 实验装置和仪器19-20
• 2.2.1 反应实验装置19
• 2.2.2 实验仪器19-20
• 2.3 梳形聚合物的应用性能测试方法20-22
• 2.3.1 净浆流动性法20
• 2.3.2 饱和掺量点的确定20-21
• 2.3.3 醇解度的测定21-22
• 2.4 梳形聚合物的结构表征测试方法22-26
• 2.4.1 红外吸收光谱仪22
• 2.4.2 凝胶色谱仪22-23
• 2.4.3 热重分析仪23-24
• 2.4.4 核磁波谱仪24-26
• 第3章 梳形聚合物的合成及性能研究26-42
• 3.1 梳形聚合物的结构设计及制备方法概述26-27
• 3.2. 合成工艺及反应机理27-29
• 3.2.1 聚丙烯酸丁酯主链的制备27
• 3.2.2 聚丙烯酸丁酯-g-聚乙酸乙烯酯的制备27-28
• 3.2.3 醇解反应28
• 3.2.4 水解反应28-29
• 3.3 合成工艺参数对聚合反应的影响及其性能研究29-38
• 3.3.1 主链长度对梳形聚合物减水性能的影响29-31
• 3.3.2 接枝过程中引发剂用量对梳形聚合物减水性能的影响31-33
• 3.3.3 接枝过程中链转移剂用量对梳形聚合物减水性能的影响33-34
• 3.3.4 接枝过程中侧链单体用量对梳形聚合物减水性能的影响34-37
• 3.3.5 醇解时反应温度对醇解速率的影响37-38
• 3.3.6 醇解时催化剂对醇解度的影响38
• 3.4 梳形聚合物减水性能的研究38-39
• 3.5 本章小结39-42
• 第4章 聚丙烯酸-g-聚乙烯醇梳形聚合物的结构表征42-54
• 4.1 梳形聚合物的结构表征42
• 4.2 红外光谱（FTIR）42-46
• 4.3 凝胶色谱法（GPC）46-47
• 4.4 热重分析法（TG）47-48
• 4.5 核磁共振波谱法（NMR）48-51
• 4.5.1 ~1H NMR谱49-50
• 4.5.2 ~(13)C NMR谱和DEPT谱50-51
• 4.6 本章小结51-54
• 结论与展望54-56
• 参考文献56-60
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文60-62
• 致谢62

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